DE1963288A1

DE1963288A1 - Hydraulische Pumpe

Info

Publication number: DE1963288A1
Application number: DE19691963288
Authority: DE
Inventors: Knobloch John C; Moon Jun Harry C; Schoening Stephen R
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1969-02-19
Filing date: 1969-12-17
Publication date: 1970-08-27
Also published as: GB1291984A; FR2030906A5; DE1963288B2; US3585901A

Description

SUNDSTRAND CORPORATION, Rockford, 111./USA

Hydraulische Pumpe

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Mehrfachkolbeneinheit mit Einlaß- und Auslaßöffnungen in einer Ventilplatte, die nacheinander mit den Zylindern in Verbindung kommen.

Hydraulische Mehrfachkolbenanordnungen haben in beachtlicher Weise weitere Verbreitung sowohl auf dem Gebiet der hydrostatischen Transmission als auch allgemeiner als hydraulische Einheiten gefunden, um ein Fluid unter Druck zu liefern. Ein Nachteil bei den hydraulischen Einheiten dieser Art, die ihren Einsatz auf manchen Gebieten begrenzt hatte, besteht indem durch die * Einheiten erzeugten Geräusch, welches für das menschliche Ohr unzumutbar ist und in der Auslösung von Schwingungen, die zu einer Beschädigung oder Verminderung in der lebensdauer der zugeordneten Teile der Einheit führen.

Eine der Hauptquellen von durch diese Mehrfachkolbenanordnungen erzeugten Geräusch ist die Erzeugung pulsierender Wellenfronten, die aus der plötzlichen Freigabe von Hochdrucköl sowohl aus den Zylindern in die Öffnungen, wie aus den Öffnung in die Zylinder resultieren. Arbeitet beispielsweise die Vorrichtung ä.s Pumpe so entsteht, wenn die Zylinder von der Niederdrucköffnung zur Hochdrucköffnung übertaten Jind mit der letztgenannten Öffnung

ORIGINAL INSPECTED ;

in Verbindung stehen ein plötzliche Freigabe von Hochdruckfluid in den Zylinder. Umgekehrt, wenn die Zylinder von der Hochdruck-Öffnung zur Niederdrucköffnung übergehen, so entsteht eine plötzliche Fluidfreigabe aus den Zylindern in die Niederdrucköffnung.

Diese Wellenfronten bestehen aus einer Druckwellenfront, die durch das hydraulische Fluid in einer Richtung von Hochdrucköl (das entweder in der Öffnung oder im Zylinder sich befinden kann) zum Niederdrucköl wandern. Eine zusätzliche Geräuschquelle ist eine Vejriinnungswellenfront, die durch das hydraulische Fluid in einer Richbung vom Niederdrucköl zum Hochdrucköl wandert, wobei es sich selbstverständlich um eine Richtung entgegengesetzt zu der der obenbeschriebenen Druckwellenfront handelt. Während die Hochdruckwellenfront durch das Niederdrucköl sich bewegt, bleibt ein Bereich niederen Druckes hinter der Wellenfront und die Tendenz des Öls, von der Druckiront vom Niederdruckbereich zu fließen erzeugt die Verdünnungswellenfront.

Beide dieser Wellenfronten zeichnen sich aus durch Impulsbewegungen, die auf die Pumpenkonstruktion und sämtliche die Pumpe und Ililfskomponenten verbindenden Fluidkanäle übertragen werden. Die Fronten wandern durch die Pumpenkonstruktion und die Hilfskomponenten ähnlich wie sie durch das hydraulische Fluid selbst wandern. Während die Fronten sich der Außenfläche der hydraulischen Einheit nähern, werden die Wellen auf die Luft übertragen, ähnlich wie ein Lautsprecher Geräusche auf die Luft überträgt.

und Dann wandert die Front durch die Luft/an dieser ,Stelle kann sie als in der Luft befindlich® Störungsgeräusch bezeichnet werden, welches für das menschliche Ohr unangenehm ist.

Während die Zylinder von den Niederdruck- zu den Hochdrucköffnungen wandern, während sie in Kontakt mit der Hochdrucköffnung in üblichen Einheiten kommen beschleunigt die Kompressibilität des Öls in der Hochdrucköffnung und der zugeordneten "Niere" die Fluidpartikel in den Zylinder und erzeugt eine Druckwellenfront. Diese Energiefront wandert durch, das Fluid im Zylinder,

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bis sie in Kontakt mit dem Ende des Kolbens im Zylinder kommt. Ein Teil der Energie dieser Front wird durch den Kolben und in die treibende Taumelscheibe und von der Taumelscheibe durch den Lagerzapfen und in die Luft übertragen, wo hierdurch ein störendes Geräusch gebildet wird. Die verbleibende Energie von der Front, die nicht durch den Kolben übertragen wird, wird in das Fluid in der Bohrung zurück reflektiert und verbreitet sich über den Rest der hydraulischen Konstruktion und wird gegebenenfalls auch in die Luft übertragen.

Die oben allgemein beschriebene Verdünnungswellenfront wird gleichzeitig erzeugt und verbreitert sich in und durch das Hochdrucköl in der Hochdrucköffnung.

Ein entgegengesetzter Wellenfronteffekt tritt ein,' während die Zylinder sieh von der Hochdrucköffnung zur Niederdrucköffnung sich bewegen und in Verbindung mit der Niederdrucköffnung kommen Die Kompressibilität des Öls in den Zylindern beschleunig die Fluidpartikel in die Niederdruck-"Niere" und erzeugt eine Kompressionswellenfront in der "Niere". Die Energiefront wandert durch das Fluid in der Öffnung der zugeordneten Endkappe und erregt die das Fluid umgebende Konstruktion und wird gegebenenfalls an die Luft als unerwünschtes störendes Geräusch übertragen. Die Verdünnung3wellenfront wird in der entgegengesetzten richtung erzeugt und wandert von der Niederdruck-"Niere" in und durch das HochdruckÖl in der Zylinderbohrung, durch den Kolben und die "aumelscheibe und führt wieder zu einer unerwünschten Geräuschstörung.

Zi 1 der Pr^flindung ist es, die Größe dieser Wellenfronten und die resul* i.erend^n Vibrations- und Geräuschströungen zu vermindern.

Die ErfinUux* geht aus von einer hydraulischen Energie übertragenden Vorrichtung mit einer Gehäuseausbildung mit darin bei'indii her iJinj a»?- und Auslaßeifnun^en, einem Zylinderblock mit ZyIiTi'-;¹ dsrin, die drehbar relativ zum Gehäuse sind, so

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daß die Zylinder nacheinander in Verbindung mit diesen Einlaß- und Auslaß öffnungen kommen, in diesen Zylindern verschiebbaren Kolben, Nockenausbildungen zur Hin- und Herbewegung dieser Kolben zwischen unteren und oberen Totpunktlagen, wobei die Stellungen der Kolben an diesen Totpunktlagen eine Totpunktachse bilden, die im wesentlichen die Drehachse dieses Zylinderblockes schneidet und zeichnet sich aus durch Ventilausbildungen mit einer Ventilplatte, Einlaß- und Auslaßöffnungen in dieser Ventilplatte mit Einrichtungen in dieser Ventilpaltte zum allmählich zunehmenden in Verbindung-setzen zwischen den sich nähernden Zylindern und feiner dieser Öffnungen, so daß die Druckänderung in dem sich nähernden Zylinder graduell erfolgt, wobei diese allmählich die Verbindung steigernden Einrichtungen so positioniert sind, daß der sich nähernde Zylinder mit einer der Öffnungen vor dem Zeitpunkt in Verbindung kommt, wo der zugeordnete Kolben seine Totpunktlage erreicht, so daß die Druckänderung im Zylinder durch die Bewegung des zugeordneten Kolbens gegen seine Totpunktlage vermindert wird.

Die Energie der in der hydraulischen Einheit beim Umschalten sowohl vom niedrigen zum hohen und vom hohen zum niedrigen Druck in der Ventilplatte wird vermindert oder auf ein Minimum herabgesetzt, indem die Größe des Druckanstieges in der Niederdruckkammer vermindert wird. In diesem Sinn kann die Kammer entweder die Öffnung, wenn es sich um die Niederdrucköffnung oder die Zylinder handeln, wenn es sich um die Niederdruckzylinder handelt So ist die Größe der Störung abhängig vom Ausmaß dieses Druckanstiegs.

Die Größe des Druckanstieges nach der Erfindung wird geregelt oder auf ein Minimum herabgesetzt, indem die Größe der Kompressionsmodulströmung des Öls zwischen den Öffnungen und den Zylindern auf ein Minimum herabgesetzt wird und ein indem die Zylinder mit der angenäherten Öffnung in Verbindung gesetzt werden, bevor der Kolben und der zugeordnete Zylinder ihre Totpunktslagen erreichen. Die Kompressionsmodulströmung kann definiert werden als die ülströmung aufgrund von Kompression

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oder Expansion des Öls, wenn diese einer Druckänderung ausgesetzt ist.

Vorzugsweise ist eine sich verjüngende Nut, manchmal als Fisehschwanz bezeichnet, in der Nähe des vorderen Endes jeder der hohen und niedrigen Drucköffnungen vorgesehen. Diese bilden Öff-

die
nungen,/sich ändern und die Größe der Kompressionmodulströmung regeln. Indem man eine allmählich größer werdende Öffnung vorsieht, wird das Ausmaß der Drucksteigerung in den Zylindern vermindert, da diese Proportional zur Strömungsänderungsrate zwischen den öffnungen der Zylinder ist. Darüber hinaus begrenzt die Positionierung und Gestalt des vorliegenden Fischschwanzes oder der Nut die Größe der Kompressionsmodulströmung, so daß die Größe der erzeugten Störung vergrößert wird, gleichzeitig aber eine vollständige Zylinderfüllung erreicht wird, so daß die Pumpe nicht abgewürgt wird.

Das Einstellen der Öffnungen oder insbesondere das Winkelverhältnis der Anströmkante des Fischschwanzes und der Zylinder, wenn diese hiermit in Verbindung stehen, vergleichen mit der Position der Zylinder, wenn die Kolben hierin sich in ihren Totpunktslagen befinden, trägt weiter dazu bei, eine Geräuschstörung zu vermindern. So stehen beispielsweise bei der Umschaltung von niedrigem zu hohem Druck die Zylinder mit den Pischschwänzen in Verbindung, während die Kolben sich immer nur in ihrem Saughub befinden. Da zu diesem Zeitpunkt die Kompressionsmodulströmung des Öls dazu neigt, den Öldruck in den Zylindern zu steigern, während diese mit der Hochdrucköffnung durch den i*ischschwanz bei einer gewissen Drucksteigerungsrate in Verbindung stehen, versucht die nach außen gerichtete Bewegung des Kolbens diese Druckanstiegsrate zu vermindern und der verbleibende Effekt ist eine niedrigere Druckanstiegsrate in die untere Drucköffnung.

Ein ähnliches Phänomen stellt sich bei der Umschaltung von hohem zum niedrigen Druck ein. Während die Zylinder mit der Niederdrucköffnung durch den Pischschwanz in Verbindung stehen, bewegen

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die Kolben sich noch während ihres Kompressionshubes, so daß, während die Kompressionsmodulströmung des Öls versucht, den Druck im Zylinder bei bestimmter Geschwindigkeit zu vermindern, wird diese Vermiidsrung durch den Kompressionshub des Kolbens versetzt und wiederum ist die verbleibende Wirkung eine niedrigere Druckänderungsgeschwindigkeit in den Zylindern. Um weiter die Energie der erzeugten Wellerftonten zu vermindern, werden die Wellen gestaut, bevor sie nach außen in die der Ventilplatte über eine diskrete Öffnung durch die Ventilplatte zugeordnete Sammelleitung sich fortpflanzen, wobei diese jeder Öffnung zugeordnet ist und mit den nachlaufenden Enden jeder der Fischschwanznuten in Verbindung stehen. Diese Öffnungen φ reflektieren die Wellenfronten zurück gegen die .Fischschwanzöffnungen, so daß jede Welle eine Reihe von Reflektionen ausführen muß, von denen jede die Wellenenergie vermindert. Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun ahand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen Pig. 1 ein Längsschnitt durch eine hydraulische Pumpe nach der Erfindung ist;

Fig. 2 ist eine Unteranordnung, im wesentlichen längs der Linie 2-2 in Fig. 1 und zeigt die üffnungsplatte;

Fig. 3 ist eine Unteranordnung im wesentlichen längs der Linie 3-3 in Fig. 1 und zeigt die Ventilplatte;

™ Fig. 4 ist ein Teilschnitt im wesentlichen längs der Linie 4-4 in Fig. 3 und zeigt eine der verjüngten Fischschwanznuten;

Fig. 5 isteine schemaüsche Darstellung mehrerer der Zylinder, wobei der Übergang von der Niederdrucköffnung zu der Hochdrucköffnung während des Pumpens gezeigt ist;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Zylinder mit dem Übergang von der Hochdrucköffnung zur Niederdrucköffnung während des Pumpens.

Nach Fig. 1 nun ist die dargestellten Ausführungsform in einer Pumpe der Axialkolbenbauart eingebaut. Die Pumpe umfaßt ein

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allgemein "bei 10 dargestelltes Gehäuse mit einer Stirnkappenplatte 11, die lösbar hieran durch eine geeignete Schraube oder durch Bolzen 11a befestigt ist. Eine Antriebswelle 12 ist drehbar an einem Ende des Gehäuses 10 durch Halterungslager 16 gelagert und erstreckt sich durch den Zylinderblock 14 bis zur Endplatte 11, wo die Antriebswelle durch Preßsitz innerhalb des Käfigs 15a eines Halterungslagers 15 befestigt ist, das gegen die Endplatte 11 anliegt. Gewünschtenfalls kann der Preßsitz fortgelassen werden und das l^ger allein durch Kontakt mit der Endplatte 11 gehalten werden. Die Lager 15 und 16 sichern die Antriebswelle 12 gegenAxialbewegung.

Die Antriebswelle 12 ist antriebsmäßig beispielsweise durch Keile 13 mit dem Zylinderblock 14 zur Drehung des Zylinderblaks 14 und der Antriebswelle 12 zusammen verbunden. Die Keilverbindung 13 umfaßt zusammenwirkende Keile auf Antriebswelle und Zylinderblock, durch die die Antriebswelle geführt ist und die Keile sind geringfügig "n Längsrichtung ballig ausgeführt, um ein Verkippen des Zylindeiblocks an der Keilverbindung zu ermöglichen, wodurch Unregelmäßigkeiten in der Drehung des Zylinderblocks kompensiert werden.

Der Zylinderblock 14 um: ai3t Kolben, von denen zwei bei 21 und 22 dargestellt sind undinnengelegene Enden 21a und 22a aufweisen und innerhalb der Bohrungen oder Zylinder 23 und 24 im Zylinderblock 24 hin- und hergeführt sind. Die Zylinder 23 und 24 sind mit Lagereinsätzen oder Buchsen 25 versehen, innerhalb deren die Kolben hin- und hergeführt sind. Obwohl nur zwei Kolben in Fig. 1 dargestellt sind, soll darauf hingewiesen werden, daß der Zylinderblock 14 eine ringförmig angeordnete Vielfalt axial angeordneter Zylinder innerhalb des Zylinderblocks aufweist, wobei ,ieder Zylinder ein innengelesenes Ende eines hierin hin- und herbewegbaren Kolbens aufweist. Obwohl in Fig. 1 nur zwei Kolben dargestellt sind, weist der Zylinderblock 14 natürlich mehrere rin^Brraig verteilte axial angeordnete Zylinder innerhalb des Zylinderblockes auf, wobei jeder Zylindei' ein innengelegenes Ende einer hiei'in hin- und herbewegbaren Kolbens aufweist. Έβ

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ist zwar aus der vorstehenden Beschreibung klar, daß neun Kolben in der Ringreihe nach der dargestellten Ausführungsform vorgesehen sind, jede beliebige Anzahl von Kolben und Zylindern kann aber, wie auf dem Fachgebiet bekannt, benutzt werden. Die Nocke oder Taumelscheibe 31 ist innerhalb des Gehäuses 10 an einem Ende des Zylinderblocks 14- zur Schwenkbewegung um eine Achse angeordnet, die quer zur Achse der Antriebswelle verläuft und diese schneidet. Die Schwenklagerung der. Nockenplatte 31 ist durch nicht dargestellte am Gehäuse 10 feste Zapfen geschaffen. Die Nockenplatte ist so ausgebildet, daß sie sich um ihre Achse unter einer Neigung in irgendeiner Richtung bezüglich einer neutralen zentralen Stellung zum Einstellen der Verschiebung der Kolben wie bei 21 und 22 innerhalb der Zylinderblockzylinder einstellen läßt. Zu diesem Zweck ist der Vorsprung 30 auf der Nockenplatte 31 vorgesehen, um die Nockenplatte um ihre Achse zu verschwenken. Der Vorsprung ist durch die Öffnung 10a in der Wandung des Gehäuses 10 zugänglich und kann an geeignete Betätigungseinrichtungen angelenkt werden, die mittels der Bohrung 30a verbindbar sind, um so die Neigung der Nockenplatte 31 zu regeln.

Die äußeren Enden der Kolben 21 und 22 sind von Kugelgestalt und sind universell mit Lagerelementen, z.B. den Lagerschuhen 33 und 34 verbunden, die so ausgebildet sind, daß sie nach oben auf der ringförmigen Nockenplatte, dem Schublgerelement und/oder der Fläche 32 gleiten, die auf der Nockenplatte 31 getragen ist. Natürlich sind andere Kolben innerhalb der Pumpe mit ähnlichen Lagerschuhen ausgestattet und immer da, wo Kolben 21 und 22 in Zuordnung zu anderen Elementen beschrieben werden, soll darauf hingewiesen werden, daß der Rest der Kolben ähnlichen oder den gleichen Elementen zugeordnet ist, wie für den Fachmann aus der Beschreibung klar wird. Ein Niederhalterelement, beispielsweise ein Ring 35 erfaßt die Lagerschuhe 33 und 34 und trägt die Lagerschuhe in Gleitkontakt mit der Lagerfläche 32. Der Niederhaltering 35 ist mit einer Kugelbohrung 35a versehen, die erfaßt wird durch die kugelige äußere Fläche 36a eines kugej-igen Bundes 36 und von dieser aufgenommen wird. Der kugelige Bund

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36 ist bei 13a mit Keilen zur Drehung mit und zur Axialbewegung relativ zur Welle 12 versehen. Der Bund ist in geeigneter Weise auf dem zylindrischen Vorsprung Ha des Zylinderblocks 14 verschiebbar und wird auf diesem zu einer Axialbewegung des Bundes 36 bezüglich des Blockes 14 und der Welle 12 geführt. Der+ Bund 36 ist so ausgebildet, daß er den Niederhaltering 35 gegen die Lagerflache der Nockenplatte 31 drückt, wodurch die Lagerschuhe gegen die Lagerfläche gedrückt werden. Eine Hilfskolbenrückstellung wird durch die ringförmige Abstandsscheibe 55 geschaffen, die in Pig. 1 als zerdrückte oder gebogene Unterlegscheibe dargestellt ist. Der Kugelbund ist unter Abstand vom Zylinder-block 34 longitudinal längs der Welle 12 mittels der Abstandsscheibe 55 angeordnet, welche zwischen Kugelbund 36 und ™ Zylinderblock 14 zwischengeschaltet ist. Die Abstandsscheibe 55 wirkt als Anschlag, um in Längsrichtung ein Anliegen von Zylinderblock und Kugelbund zu verhindern.

Um die Lggrschuhe 33 und 34 gegen die Lagerfläche 32 zu halten, ist eine Pederausbildung, beispielsweise eine ringförmige Reihe von nicht dargestellten Druckfedern zwischen die Zylinderblockzylinder zwischengeschaltet. Diese Druckfedern sind gegen die Antriebswelle 12 durch einen Ringbund 41 festgehalten und spannen den Kugelbund 36 vor, welcher den Niederhaltering 35 in Richtung der Nockenplatte 31 trägt, wodurch die Schuhe 33 und 34 gegen die Lagerfläche 32 gedruckt werden. έ

Die Abstandsscheibe 55 insbesondere wirkt so, daß sie die Lagerelemente 33 und 34 der Nockenplatte 31 eng benachbart hält, ohne die Druckfedern zu beaufschlagen. Wenn also die Kompressionsfedern im Betrieb der Vorrichtung überlastet werden sollen, beispielsweise dann, wenn die Kolben innerhalb eines Zylinders, der Blockzylinder oder durch eine momentane "Preß"verzögerung der Kolben "fressen" oder "kleben" bleiben, wobei die Kolben von den Zylindern fort bei einem schnellen Anstieg des Drehmoments gedruckt werden, so verhindert die Abstandsscheibe 55 das Zurückführen der Kolbenlagerelemente von der Nockenplatte um ein Stück größer als der minimale Arbeitsraum. Der minimale A_rbeitsraum ist vorge-

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wählt und während des Zusammenbaus der Vorrichtung geplant. Während die Elemente von der linken Seite des Gehäuses 10 bei abgenommener Gehäusestirnplatte 11 zusammengebaut werden, wird der Kugelbund 36 positioniert, gefolgt durch eine Ringscheibe, den Zylinderblock 14 etc. Die Ringscheibe reicht aus, um die Ventilplatte 52 zu veranlassen, gegen die Gehäusestirnplatte 11 anzuliegen, bevor die Gehäusestirnplatte 11 über den Umfang in Dichtverbindung mit dem Gehäuse 10 befestigt wird. Der Ringbund 4-1 liegt gegen die Ringschulxer 12a auf der Antriebswelle 12 an und wird im Anschlag gegen die Schultern mittels einer Ringhülse 42 um die Antriebswelle 12 gehalten. Die Ringhülse ihrerseits liegt gegen den Käfig 15a des Haltelagers 15 an. Entweder wird die Ringhülse 42 oder der Käfig 15a mit Preßsitz auf der Welle 12 angeordnet, um eine Verankerung der Ringhülse 42 gegen Axialbewegung bezüglich der Welle 12 herbeizu-r führen.

Eine zweite Pederausbildung, beispielsweise die Schraubenfeder 43 ist vorgesehen, die in Reaktion gegen den Ringbund 41 tritt. Die Schraubenfeder 43 spannt einen Ringbund 44 vor, der axial auf der Hülse 42 oder im Zylinderblock gegen eine gehärtete Ventilplatte 52 verschiebbar ist. Der Ringbuna 44 liegt gegen einen Schnappring 45 an, der gegen den Zylinderblock 14 befestigt ist und trägt hierdurch Schnappring und Zylinderblock gegen die Ventilplatte 52 unter Beaufschlagung durch die Feder 43. Eine gehärtete mit Öffnung versehene Platte 51, die gegen den Zylinderblock bei 51a verstiftet ist, dreht sich mit dem Zylinderblock und wird durch den Zylinderblock unter Beaufschlagung durch die Peder 43 in Verschiebungskontakt mit der Ventilplatte 52 gebracht, die bei 52a gegen die Stirnplatte 11 verstiftet ist.

Zylinder 23 sind mit Bogenstirnöffnungen 23a versehen und die mit Öffnung versehene Platte 51 umfaßt komplementäre durchgehende

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Verlängerung/51b der Offnungen 23a. Die Kanalausbildung, wie sie von beiden Seiten der Platte 51 aus erkennbar ist, ist die gleiche wie bei der Kanalausbildung auf dem FSade des Zylinders 14, wie

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in Fig. 2 dargestellt. Die Platte 51 kann aus verschleii3festen Materialien auf sich gegenüberstehenden Flächen und insbesondere auf der der Ventilplatte 52 gegenüberstehenden .Fläche versehen sein oder kann völlig aus geeignetem Lagermaterial, beispielsweise Bronze hergestellt sein.

Die Ventilplatte 52 umfaßt bogenförmige Einlaß- und Auslaßöffnungsausbildungen 68 und 70, um das Fluid zu und von den Kanälen 51b zu leiten, während der Zylinderblock 14 mit &r Platte 51 sich dreht. Lie Ventilplatte 52 kann auch verschleißfeste Oberflächen, beispielsweise aus gehärtetem Stahl, aufweisen, die insbesondere der Zylinderblockoffnungsplatte 51 gegenüberstehen.

Einlaß und Auslaß sind mit nicht dargestellten Fluidleitungen zur ™ Betätigung der Vorrichtung als Pumpe verbindbar, wie für den Fachmann ohne weiteres klar.

Die Federausbil^mg, die die Kolbenlagerelemente gegen die Nockenplatte vorspannt, igt so ausgebildet, daß sie eine Kraft auf den Kugelbund etwa gleich den doppelten der Kraft ausübt, die durch die Federausbildung ausgeübt wird, die so wirkt, daß der Zylinderblock gegen die mit öffnung versehene Platte vorgespannt wird, da es sich herausgestellt hat, daß die Kräfte, die versuchen, die Kolbenlagerelemente von der Hockenplatte zu trennen, etwa doppelt so groß sind, wie diejenigen, die versuchen, den Zylinderblock von der mit öffnungen versehenen Platte zu ä trennen. Demgegenüber ist die mit öffnungen versehene Platte 51 etwas genauer in Fig. 2 dargestellt, man sieht, daß die öffnungen 51b bogenförmig in der Ausbildung sind und sich völlig durch die mit Öffnungen versehene Platte 51 erstrecken und an einem kontinuierlichen Dichtungssteg 60 offen sind, der durch ringförmige Aussparungsnuten 62 und 63 flankiert ist. Nuten 62 und 63 sammeln das Lecköl von der Dichtungsfläche 60 und liefern dieses Fluid an die Rückseite der Lagerplatte durch Axialbohrungen 64, die mit den Ausnehmungen in Verbindung stehen.

DieVentilplatte 52 weist nach Fig. 3 klar eine Dichtungfläche

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66 auf, die verschiebbar gegen die Dichtungsflache 60 auf der mit Öffnungen versehenen Platte 51 greift. In der Ventilplatte 52 ausgebildet und offen gegen die Dichtungsfläche 66 ist eine Einlaßöffnungsausbildung 68 und eine Auslaßöffnungsausbildung Da die erfindungsgemäße Öffnungsausbildung vor allem zur Verwendung in einer hydraulischen Pumpe ausgebildet ist, kann die Einlaßöffnung 68 als Niederdrucköffnung und die Auslaßöffnung als Hochdrucköffnung angesehen werden.

Da die Lage der Öffnungsausbildung bezüglich der Kolbenstellung erfindungsgemäß wichtig ist, bedeutet es einen zur Verdeutlichung beitragenden Vorteil, wenn die Öffnungsausbildung zu der Kolbentotpunktsachse 71, wie in Fig. 3 gezeigt, in Beziehung gesetzt wird. Die Achse 71 ist durch eine Linie durch die Mitten der Kolben definiert, wenn die Kolben sich in ihren Totpunkts- und ihren unteren Totpunktslagen befinden. Unter der Annahme, daß der Zylinderblock 14 entsprechend Fig. 3 im Uhrzeigersinn sich dreht, kann der Teil der Dichtungsfläche 66 zwischen der Niederdrucksöffnungsausbildung und der Hochdrucköffnungsausbildung definiert werden, als die Umschaltung 73 von niedrigem auf hohem Druck, während der Teil der Fläche 66 dieser gegenüber definiert werden kann als die Umschaltung 75 von hohem zu niedrigem Druck.

Wie Fig. 5 zeigt, laufen die Kolben 71 durch ihre unteren Totpunktslagen an der Umschaltstelle 73, und, wie in Fig. 6 gezeigt, verlauien die Kolben durch ihre oberen Totpunktslagen, während sie die Umschaltstelle 75 passieren. Während die Konstruktion an der Einlaßöffnungsausbildung 68 ähnlich der Auslaßöffnungsausbildung 70 ist, arbeiten sie etwas unterschiedlich verglichen mit dem vorstehend gesagten und zwar so wie weiter unten ausge- - ührt.

Nach Fig. 3 umfaßt die Einlaßöffnung 6& eine sich verjüngende V-förmige Fischschwanznut 76, welche für ein graduelles in Verbindung setzen zwischen den Zylinderöffnungen 51b, die die Umschaltstelle 75 verlassen und der Niederdrucköffnung 78 in der Stirnkappo 11 sorgen. Eine Hoahdrucköi'i'nung 79 ist auch in der

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Stirnkappe 11 vorgesehen und steht kontinuierlich mit der Hochdrucköffnungsausbildung 70 in der Ventilplatte 52 in einer ähnlichen Wei.se in Verbindung. Die Fisehschwanznut 76 steht mit der Niederdrucköffnung 78 durch eine Bohrung 81 in Verbindung, die sich völlig durch die Ventilplatte 52 hindurch erstreckt Nach einer beispielsweise Ausführungsform befindet sich das Anströmende der Fischschwanznut 76 8-3/4 Grad gegen die Totpunkt skolbenachse 71 entfernt und das Anströmende der Bohrung 81 liegt unter 291/2 Grad gegen die Totpunktsachse. Das gichtige Positionieren der Fischschwanznut 76 besteht jedoch darin, daß sie bezüglich der Totpunktsachse 71 so positioniert wird, daß die sLoh nähernde Zylinderöffnung 51b in Verbindung hiermit dann tritt, wenn der Mittelpunkt der Zylinderöffnung sich 4 Grad vor der Kolbentotpunktsachse 71 befindet, wie bei 72 sowohl in Pig. 3 wie in Pig. b zu sehen.

Der verbleibende Teil der Einlaßöffnungsausbildung 68 wird durch eine Vielzahl länglicher Bogenöffnungen 83, 84 und 85 gebildet, die sich völlig durch die Ventilplatte 52 hindurch erstrecken. Gewünschfcenfalls können diese letztgenannten Öffnungen in einer einzigen länglichen Öffnung kombiniert werden, so lange sie getrennt und unter Abstand von der Bohrung 81 bleiben. Die Anütrömkante der Öffnung 83 liegt unter 44 1/2 Grad gegenüber der Totpunktsachse.

Die Auslaßöffnung 70 ist in der Konstruktion gleich der Einlaßöffnung 78 und besteht nach der Darstellung aus einer- sich verjüngenden Fischschwanznut 86, die mit der Öffnung 70 durch die Bohrung 88 und eine Vielzahl gesonderter länglicher Öffnungen 90, 91 und 92 in Verbindung steht.

Wie Fig. 4 zeigt, haben die Fischschwanznuten 76 und 86 allmählich zunehmende Tiefe und Breite.

Es soll nun für eine kurze Erläuterung Bezug auf die Fig. 5 und 6 genommen werden, um zu zeigen, wie durch die erfindungsgemäße Vorrichtung Schwingung und Geräusch vermindert wird. Fig. 5

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zeigt eine Schaltbewegung von niedrigem zu hohem Druck der Zylinder 23, wobei der rechte Zylinder sich in Verbindung mit der Niederdrucköffnung 85 befindet und der darin befindliche Kolben 21 aus dem Zylinder zurückgesogen wird, so daß der Zylinder sich mit Niederdruck-öl füllt. Erreicht der Zylinder die Mittelstellung 87 zwischen der Öffnung 85 und der Fischschwanznut 66, so befindet er sich 4 Grad kurz vor der Totpunktsachse 71 (d.h. nach fortgesetzter Drehung des Zylinderblocks 14 in „.ichtung des Pfeiles 98 setzt der Kolben im Mittelzylinder seine nach außen ge-

ichtete Bewegung um 4 Grad nach der S+eilung 87 fort, bevor er mit seiner einwärtsgerichteten Bewegung in der Stellung 71 beginnt. Passieren die Kolben die Stellung 87, so beginnt ihre Verbindung mit der sich verjüngenden Fischschwanznut dfc. «.ufgrund des Aufbaus der Nut nimmt die Kompressionsmodulströmung i- · Ols (bulk modulus flow) von der Hochdrucköffnung 79 ailm^;lhli .·. anzusteigen, wodurch der sonst hochliegende Grad des Druckanstiegs im Zylinder vermindert wird. Gleichzeitig bewegt sich der nolben i.n diesem Zylinder noch nach außen, so daß die Größe des Lruekanstiegs im Zylinder noch weiter vermindert wird. Die "»ruokweJ-1 jnironten werden durch Linien ^LJ3 in Fig. 5 angezeigt un. r::-r: jieht, dais diese von der Hocharueköffnunf 79 in den Mi tteiaylm^er v/aniern, während eine Verbindung hierzwischen ausgelöst wird, uie oüen als sich in entgegengesetzter lichcung Dewegend bescnriebenen Verdünnungsquellenfronten sind durch die Linien 94 In Fig. 5 bezeichnet, Die Verdünnungswellenfronten v/erden re-i/tektivrt und in der Energie durch die Seiten der Bohrung Brf vermin ert.

Während der Miotelaylinder seine Bewegung von der in Fig. \, gezeigten Stellung fortsetzt, wird eine allmähllcno zunehmende Verbindung mit der Hochdrucköffnung 79 hergestellt;, bis die Zylinderöffnung völlig min der Bohrung 88 und der Öffnung 90, wie durch den linken Zylinder in Fig. 5 gezeigt, in Verbindung steht.

Das öffnen geht in ähnlicher Weise vor sich, wenn die Zylinder von der Hochdrucköffnung zur liiederdrucköffnung, wie in Fig. 6 dargestellt, übergehen, obwohl Richtung und Fortpflanzung der

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Wellen etwas unterschiedlich sind. In diesem Pail befindet sich, während der Zylinderblock sich in Dichtung des Pfeiles 98 bewegt, die rechte Zylinderöffnung 51b in Verbindung mit der Hochdrucköffnung 92, so daß der zugeordnete Zylinder 23 unter hohem Druck steht und der Kolben 21 sich nach innen gegen die lotpunktslage bewegt. Während der Zylinder 23 die Position 72 erreicht, bewegt der Kolben hierin sich noch nach innen und zu diesem Zeitpunkt beginnt die zugeordnete öffnung 51b ihre Verbindung mit der Fisehschwanznut 76. Da der Mittelpunkt de3 Iv.ittelyzlinders sich zu diesem Zeitpunkt 4 Grad vor der i'otpunktsachse 71 befindet, bewegt der Kolben hierin sich noch nach innen. Di^ Verbindung mit der Niederdrucköffnung 78 löst eine bei 100 dargestellte Druckwellen- ^ front vom Zylinder zur Niederdrucköffnung aus. -iese Wellenfront ™ wird jedoch auf ein Minimum aufgrund des allmählichen in Verbindung kommen, herabgesetzt, die durch die Fischschwanznut 76 bewerkstelligt wurde, so daß die Größe des Druckanstieges in der Öffnung 78 auf ein Minimum herabgesetzt wird. Gleichzeitig versucht der Kolbt-n, während er seine Bewegung nach innen fortsetzt, aufgrund seines Kompressionshubes die Abnahme im Druck im Zylinder zu versetzen, die durch öl hervorgerufen wurde, das durch die Fischschwanznut 76 entwich, wodurch die Größe der druckabnahme im Zylinder vermindert wurde, während die Bewegung aus der Stellung Ί? in die Totpunktslage 71 erfolgt. Der Zylinder bewegt 3 ch weiter gegen eine Stellung, die in voller Verbindung mit "er ','iederdrucköffnung 78 über die Bohrung 81 und | die öffnunr ^;33 in der Ventilplatte steht. In diesem Fall dient die Bohrunr "si. dazu, die Energie der Iruckwellenfront 100 abzulenken und ::u reduzieren. Die V· ^lünnungswellenfron'i. ist durch -ii" Linien · '^; in Fig. 6 angedeutet und es ist gezeigt, wie '.-:sr nie¹¹, ii. ύζ· Zylinder

ateniansprüchc

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Claims

Patentansprüche

Vl.)Hydraulische Energie übertragende Vorrichtung mit einem Gehäuse mit darin vorgesehenen Haupteinlaß- und Auslaßöffnungen, einem Zylinderblock mit Zylindern darin, der drehbar relativ zum Gehäuse derart ist, daß die Zylinder nacheinander mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen in Verbindung kommen, mit in diesen Zylindern verschiebbaren Kolben, und Nockenausbildurgn zur Hin- und Herbewegung der Kolben zwischen unteren und oberen Totpunktslagen, wobei die Stellungen der Kolben in diesen Totpunktslagen eine Totpunktsachse bilden, die im wesentlichen dieDrehachse dieses Zylinderblockes schneidet, gekennzeichnet durch Ventilausbildungen mit einer Ventilplatte (52), Einlaß- und Auslaßöffnungen (81-85; 88-92) in dieser Ventilplatte, mit Einrichtungen (76, 86) in dieser Ventilplatte, um allmählich zunehmend die Verbindung zwischen den sich nähernden Zylindern (23) und einer der Öffnungen zu steigern, derart, daß die Druckänderung in dem sich nähernden Zylinder graduell wird, wobei diese Einrichtungen (76-86) für eine sich allmählich steigernde Verbindung sorgen, die so positioniert ist, daß der sich nähernde Zylinder mit dieser einen Öffnung vor dem Zeitpunkt in Verbindung kommt, wenn der zugeordnete Kolben seine Totpunktslage erreicht, so daß die Druckänderung im Zylinder durch die Bewegung des zugeordneten Kolbens gegen seine Totpunktslage vermindert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Öffnung (81-85) oder (88-92) aufweist: eine sich verjüngende Kut (76 oder 86) an der Einströmkante, welche diese allmählich zunehmende Verbindung zv/isehen den sich nähernden Zylinder u. d der zugeordneten öffnung herstellt, äur-or; eine die Ventilplatte (52) am Abströmende der sich verjüngenden Hut durchsetzende diskrete Öffnung (81 oder 88); und 'Jurc'i eine gesonderte längliche öffnung (83 oder 90), die der diskreten Öffnung nachläuft.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Einlaß- wie die AusiaßÖffnung diese sich verjüngende Wut, -jiese diskrete Öffnung und diese gesonderte längliche Öffnung um-

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lassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese verjüngte Nut bezüglich dieser fotpunktsachse (7'I) derart positioniert ist, daß der sich nähernde Zylinder (23) mit dieser einen öffnung vor dem 2eitpunkt in Verbindung komme, zudem el-3£· zugeordnete Kolben (21) seine l'otpunktslage erreicht.

^ri. Vorrichtung nach Anspre-h 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vuntilplatte (52) iiiaerümatreiniaßöff nungen (81)™(B5) unü Hochdruckauslaßüi'fmmgeii (83-92) hierin aufweist, wobei wenigstens eine dieser üffnungGausbildungen diese Einrichtung (76 oder 86) umfaßt, welche'für die allmählich sune tun ende Verbindung· zwischen dem sich nähernden Zylinder (23) und der auge- ™ ordneten Öffnung sorgt.

ο. Vorrichtung nach Anspruch i>, dadurch gekennzeichnet, daß die.se eine üffnungs ^!bildung aus der Ausla&Öffnung (88-92) besieht und die ivtituel mir graduellen Verbindung aus einer sich verhüllenden Nuü (do) in der i/entilplatte (i>2) bestehen, di.-■ so positioniert; ist, daß der sich nähernde Zylinder (23) mit der Auslaßöffnung vor dew Zeitpunkt in Verbindung kommt, zudem der Kolben (21) im Zylinder die untere Totpunktslage erreicht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine öffnung aus der Llnlaßöffnungaausbildung (81-85) | Desfceht und daß die Mittel, die für eine graduell zunehmende Verbindung sorgen, aus einer sich verjüngenden !Tut (76) in der Venbiiplatte (32) bestehen, die so positioniert ist, daß der sich nöhjrnde Zylinder (23) mit der Einlaßoffnungsausbildung vor dem Zeitpunkt in Verbindung gesetzt wird, zudem der Kolben

(21) im Zylinder seine obere Totpunkts lage ermcht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jode der üffnungsausbildungen in dieser Ventilplatte eine sich verjüngende zu dieser Öffnung führende Eisehsehwanzausbildung (76, 86)aufweist, daß eine im wesentlichen zylindrische durch

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die Platte gehende Öffnung (dl, 8t>) nachläuft und mit der si.jli verjüngenden Mut in Verbindung steht, und daß wenigstens eine gesonderte gwölbte Öffnung (83, 9 >) gegenüber der Zylinderöffnung nachläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch d, dadurch gekennzeichnet, dai-5 die verjüngten Nuten (76, 66) so positioniert sind, daß der sich nähernde Zylinder mit der angenäherten öffnung in verbindung kommt, wenn die Zylindernd/cte in. wesentlichen 4 Grad hinter der .lr.~- punktsachse (71) sich befindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische öffnung (öl, ύβ) so positioniert- ist, daß der sich nähernde zjllna^v hiermit im wesentlichen 'ίΟ" nach der 'fotpunktsctchs-'e (TU i-n verbindung kommt.

11. Yorrichtiing na:-L Anspruch a, \i uiler 10, aadurer» .^ekenn^-'.-ich-net, daß diese längliche boganöffnung (63, J'J) so posifci.on.-ert ist, daß der sich nähernde cylinder hiermit im v/eiier;t,i.i^h^n 44 G-rad nach der Potpunktaachse (71 j in Verbindung liüiumv,

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